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Il suono più forte mai udito!

12 Ott

Dopo questo articolo:

Il suono del vinile

vi riporto la seconda domanda che mi è stata posta in questi giorni via mail da alcuni nostri lettori. La domanda in realtà è una richiesta di conferma circa un articolo pubblicato da Pianeta Blu News, che cito senza problemi e che, come già detto, vi consiglio di visitare, che in questo pezzo:

Pianeta Blu, Krakatoa

afferma che il suono più forte mai udito in epoca moderna dall’uomo è quello che si è generato in occasione dell’eruzione del vulcano Krakatoa il 27 agosto 1883.

Vi premetto subito che quanto affermato nell’articolo è assolutamente corretto. In occasione di questa eruzione esplosiva, venne generato un boato che oggi possiamo stimare di 172 decibel fino a 160 Km di distanza.

Per darvi una stima di quanto potente sia un rumore di 172 decibel proviamo a fare degli esempi pratici utili per confrontare questi valori espressi in una scala poco familiare ai più.

Per prima cosa, se vogliamo essere formali dal punto di vista scientifico, in acustica si utilizzano i dB_SPL per indicare il livello di pressione acustica. Questa definizione è alquanto intuitiva se pensiamo che i suoni che noi udiamo sono semplicemente prodotti dalla pressione dell’aria che giuge ai nostri timpani mettendoli in vibrazione. Utilizzando questa unità di misura, wikipedia riporta una tabella molto istruttiva con diverse fonti sonore accompagnate con il corrispondente suono in dB_SPL:

dBSPL Sorgente
300 Eruzione del Krakatoa nel 1883
250 All’interno di un tornado
180 Razzo al decollo
140 Colpo di pistola a 1 m, auto di Formula 1
130 Soglia del dolore
125 Aereo al decollo a 50 m
120 Sirena,
110 Motosega a 1 m
100 Discoteca, concerto rock
90 Urlo, fischietto
80 Camion pesante a 1 m
70 Aspirapolvere a 1 m; radio ad alto volume
60 Ufficio rumoroso, radio, conversazione
50 Ambiente domestico; teatro a 10 m
40 Quartiere abitato, di notte
30 Sussurri a 1 m
20 Respiro umano
0 Soglia dell’udibile
-9 Camera anecoica

Considerando che la scala in dB è una scala logaritmica, c’è una notevole differenza, ad esempio, tra l’eruzione del Krakatoa e il rumore prodotto da un razzo al decollo, facilmente identificabile come un suono di notevole intensità.

Detto questo, sempre per farvi capire il livello del suono prodotto dall’esplosione del Krakatoa, pensate che il boato venne udito chiaramente fino a 5000 km di distanza. Chiunque si fosse trovato ad una distanza inferiore ai 100Km, come accaduto ad alcuni occupanti di una nava di passaggio nei pressi dell’isola, avrebbe avuto danneggiamenti permanenti ai timpani.

Anche se l’eruzione del vulcano non causò morti direttamente, le conseguenze dell’esplosione furono devastanti. Ad oggi, si stimano circa 36000 morti dovuti in larga parte al successivo Tsunami, di 45 metri, che si creò.

Esistono anche delle curiosità molti interessanti sull’eruzione del Krakatoa. Durante l’esplosione, vennero riversati in atmosfera 21 kilometri cubi di roccia e fumi. Queste emissioni, modificarono a lungo non solo la zona dell’eruzione, ma portarono conseguenze all’intero pianeta. Per farvi un esempio, l’illustratore britannico William Ashcroft notò in quel periodo che i colori dei tramonti visibili dalla sua cittadina, vicina a Londra, erano cambiati. Il motivo di questo è oggi molto comprensibile. L’enorme quantità di sedimenti rilasciati in atmosfera, provocarono effetti ottici alla luce solare, visibili chiaramente durante il tramonto che prese colori più accesi verso il rosso. Ashcroft dipinse diversi quadri dei tramonti dell’epoca e, ancora oggi, queste illustrazioni sono studiate dai climatologi per ottenere informazioni circa l’eruzione del vulcano Krakatoa.

Ecco una delle illustrazioni di William Ashcroft:

Opera di William Ashcroft

Opera di William Ashcroft

Solo per concludere, secondo alcuni esperti, anche un altro famoso dipinto riporterebbe colorazioni molto accese non per enfatizzare il tema trattato ma solo perchè quelli erano i colori visibili al momento della realizzazione. Sapete quale? Questo:

Munch, L'Urlo

Munch, L’Urlo

L’urlo di Munch, realizzato nel 1893, 10 anni dopo l’eruzione, sarebbe una “fotografia” dei reali colori del tramonto norvegese, resi più brillanti dall’eruzione del Krakatoa.

 

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Aerei: come fanno a volare e sicurezza

13 Nov

Attraverso i commenti del  blog, un nostro caro lettore ci ha fatto una domanda, a suo dire, apparentemente molto semplice ma che, come potete verificare molto facilmente, genera tantissima confusione. In sintesi la domanda e’ questa: perche’ si dice che volare in aereo e’ cosi sicuro?

Per poter rispondere a questa domanda, si devono ovviamente scartabellare i numeri ufficiali degli incidenti aerei. Questo ci consente di poter verificare la probabilita’ di un incidente aereo rapportato, ad esempio, a quelli ben piu’ noti automobilistici. Partendo da questa domanda, mi sono pero’ chiesto qualcosa in piu’: sappiamo veramente perche’ gli aerei riescono a volare? Anche questa potrebbe sembrare una domanda molto semplice. Si tratta di una tecnologia conosciuta da diversi decenni eppure, incredibile ma vero, non tutti sanno perche’ questi enormi oggetti riescono a stare in aria. Facendo un giro su internet, ho scoperto come anche molti siti di divulgazione della scienza fanno delle omissioni o dicono cose formalmente sbagliate.

Detto questo, credo sia interessante affrontare un discorso piu’ ampio prima di poter arrivare a rispondere alla domanda sugli incidenti aerei.

Partiamo dalle basi, come sapete ruolo fondamentale nel volo aereo e’ quello delle ali. Mentre il motore spinge in avanti l’apparecchio, le ali hanno la funzione di far volare l’aereo. Ora, per poter restare in quota, o meglio per salire, senza dover parlare di fisica avanzata, c’e’ bisogno di una forza che spinga l’aereo verso l’alto e che sia maggiore, o al limite uguale per rimanere alle stessa altezza, del peso dell’aereo stesso.

Come fanno le ali ad offrire questa spinta verso l’alto?

Forze agenti sull'ala durante il volo

Forze agenti sull’ala durante il volo

Tutto il gioco sta nel considerare l’aria che scorre intorno all’ala. Vediamo la figura a lato per capire meglio. L’aria arriva con una certa velocita’ sull’ala, attenzione questo non significa che c’e’ vento con questa velocita’ ma, pensando al moto relativo dell’aereo rispetto al suolo, questa e’ in prima approssimazione la velocita’ stessa con cui si sta spostando l’aereo. Abbiamo poi il peso dell’aereo che ovviamente e’ rappresentato da una forza che spinge verso il basso. D e’ invece la resistenza offerta dall’ala. Vettorialmente, si stabilisce una forza L, detta “portanza”, che spinge l’aereo verso l’alto.

Perche’ si ha questa forza?

Come anticipato, il segreto e’ nell’ala, per la precisione nel profilo che viene adottato per questa parte dell’aereo. Se provate a leggere la maggiorparte dei siti divulgativi, troverete scritto che la forza di portanza e’ dovuta al teorema di Bernoulli e alla differenza di velocita’ tra l’aria che scorre sopra e sotto l’ala. Che significa? Semplicemente, l’ala ha una forma diversa nella parte superiore, convessa, e inferiore, quasi piatta. Mentre l’aereo si sposta taglia, come si suole dire, l’aria che verra’ spinta sopra e sotto. La differenza di forma fa si che l’aria scorra piu’ velocemente sopra che sotto. Questo implica una pressione maggiore nella parte inferiore e dunque una spinta verso l’alto. Per farvi capire meglio, vi mostro questa immagine:

Percorso dell'aria lungo il profilo alare

Percorso dell’aria lungo il profilo alare

Come trovate scritto in molti siti, l’aria si divide a causa del passaggio dell’aereo in due parti. Vista la differenza di percorso tra sopra e sotto, affinche’ l’aria possa ricongiungersi alla fine dell’ala, il fluido che scorre nella parte superiore avra’ una velocita’ maggiore. Questo crea, per il teorema di Bernoulli, la differenza di pressione e quindi la forza verso l’alto che fa salire l’aereo.

Spiegazione elegante, semplice, comprensibile ma, purtroppo, fortemente incompleta.

Perche’ dico questo?

Proviamo a ragionare. Tutti sappiamo come vola un aereo. Ora, anche se gli aerei di linea non lo fanno per ovvi motivi, esistono apparecchi acrobatici che possono volare a testa in giu’. Se fosse vero il discorso fatto, il profilo dell’ala in questo caso fornirebbe una spinta verso il basso e sarebbe impossibile rimanere in aria.

Cosa c’e’ di sbagliato?

In realta’ non e’ giusto parlare di spiegazione sbagliata ma piuttosto bisogna dire che quella data e’ fortemente semplificata e presenta, molto banalmente come visto, controesempi in cui non e’ applicabile.

Ripensiamo a quanto detto: l’aria scorre sopra e sotto a velocita’ diversa e crea la differenza di pressione. Chi ci dice pero’ che l’aria passi cosi’ linearmente lungo l’ala? Ma, soprattutto, perche’ l’aria dovrebbe rimanere incollata all’ala lungo tutto il percorso?

La risposta a queste domande ci porta alla reale spiegazione del volo aereo.

L'effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

L’effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

Prima di tutto, per capire perche’ l’aria rimane attaccata si deve considerare il profilo aerodinamico e il cosiddetto effetto Coanda. Senza entrare troppo nella fisica, questo effetto puo’ semplicemente essere visualizzato mettendo un cucchiaino sotto un lieve flusso d’acqua. Come sappiamo bene, si verifica quello che e’ riportato in figura. L’acqua, che cosi’ come l’aria e’ un fluido, scorre fino ad un certo punto lungo il profilo del metallo per poi uscirne. Questo e’ l’effetto Coanda ed e’ quello che fa si che l’aria scorra lungo il profilo alare. Questo pero’ non e’ ancora sufficiente.

Nella spiegazione del volo utilizzando il teorema di Bernoulli, si suppone che il moto dell’aria lungo l’ala sia laminare, cioe’, detto in modo improprio, “lineare” lungo l’ala. In realta’ questo non e’ vero, anzi, un moto turbolento, soprattutto nella parte superiore, consente all’aria di rimanere maggiormente attaccata evitando cosi’ lo stallo, cioe’ il distaccamento e la successiva diminuzione della spinta di portanza verso l’alto.

In realta’, quello che avviene e’ che il moto dell’aria lungo il profilo compie una traiettoria estremamente complicata e che puo’ essere descritta attraverso le cosiddette equazioni di Navier-Stokes. Bene, allora scriviamo queste equazioni, risolviamole e capiamo come si determina la portanza. Semplice a dire, quasi impossibile da fare in molti sistemi.

Cosa significa?

Le equazioni di Navier-Stokes, che determinano il moto dei fluidi, sono estremamente complicate e nella maggior parte dei casi non risolvibili esattamente. Aspettate un attimo, abbiamo appena affermato che un aereo vola grazie a delle equazioni che non sappiamo risolvere? Allora ha ragione il lettore nel chiedere se e’ veramente sicuro viaggiare in aereo, praticamente stiamo dicendo che vola ma non sappiamo il perche’!

Ovviamente le cose non stanno cosi’, se non in parte. Dal punto di vista matematico e’ impossibile risolvere “esattamente” le equazioni di Navier-Stokes ma possiamo fare delle semplificazioni aiutandoci con la pratica. Per poter risolvere anche in modo approssimato queste equazioni e’ necessario disporre di computer molto potenti in grado di implementare approssimazioni successive. Un grande aiuto viene dalla sperimentazione che ci consente di determinare parametri e semplificare cosi’ la trattazione matematica. Proprio in virtu’ di questo, diviene fondamentale la galleria del vento in cui vengono provati i diversi profili alari. Senza queste prove sperimentali, sarebbe impossibile determinare matematicamente il moto dell’aria intorno al profilo scelto.

In soldoni, e senza entrare nella trattazione formale, quello che avviene e’ il cosiddetto “downwash” dell’aria. Quando il fluido passa sotto l’ala, viene spinto verso il basso determinando una forza verso l’alto dell’aereo. Se volete, questo e’ esattamente lo stesso effetto che consente agli elicotteri di volare. In quest’ultimo caso pero’, il downwash e’ determinato direttamente dal moto dell’elica.

Detto questo, abbiamo capito come un aereo riesce a volare. Come visto, il profilo dell’ala e’ un parametro molto importante e, ovviamente, non viene scelto in base ai gusti personali, ma in base ai parametri fisici del velivolo e del tipo di volo da effettuare. In particolare, per poter mordere meglio l’aria, piccoli velivoli lenti hanno ali perfettamente ortogonali alla fusoliera. Aerei di linea piu’ grandi hanno ali con angoli maggiori. Al contrario, come sappiamo bene, esistono caccia militari pensati per il volo supersonico che possono variare l’angolo dell’ala. Il motivo di questo e’ semplice, durante il decollo, l’atterraggio o a velocita’ minori, un’ala ortogonale offre meno resitenza. Al contrario, in prossimita’ della velocita’ del suono, avere ali piu’ angolate consente di ridurre al minimo l’attrito viscoso del fluido.

Ultimo appunto, i flap e le altre variazioni di superficie dell’ala servono proprio ad aumentare, diminuire o modificare intensita’ e direzione della portanza dell’aereo. Come sappiamo, e come e’ facile immaginare alla luce della spiegazione data, molto importante e’ il ruolo di questi dispositivi nelle fasi di decollo, atterraggio o cambio quota di un aereo.

In soldoni dunque, e senza entrare in inutili quanto disarmanti dettagli matematici, queste sono le basi del volo.

Detto questo, cerchiamo di capire quanto e’ sicuro volare. Sicuramente, e come anticipato all’inizio dell’articolo, avrete gia’ sentito molte volte dire: l’aereo e’ piu’ sicuro della macchina. Questo e’ ovviamente vero, se consideriamo il numero di incidenti aerei all’anno questo e’ infinitamente minore di quello degli incidenti automobilistici. Ovviamente, nel secondo caso mi sto riferendo solo ai casi mortali.

Cerchiamo di dare qualche numero. In questo caso ci viene in aiuto wikipedia con una pagina dedicata proprio alle statistiche degli incidenti aerei:

Wiki, incidenti aerei

Come potete leggere, in media negli ultimi anni ci sono stati circa 25 incidenti aerei all’anno, che corrispondono approssimativamente ad un migliaio di vittime. Questo numero puo’ oscillare anche del 50%, come nel caso del 2005 in cui ci sono state 1454 vittime o nel 2001 in cui gli attentati delle torri gemelle hanno fatto salire il numero. La maggiorparte degli incidenti aerei sono avvenuti in condizioni di meteo molto particolari o in fase di atterraggio. Nel 75% degli incidenti avvenuti in questa fase, gli aerei coinvolti non erano dotati di un sistema GPWS, cioe’ di un sistema di controllo elettronico di prossimita’ al suolo. Cosa significa? Un normale GPS fornisce la posizione in funzione di latitudine e longitudine. Poiche’ siamo nello spazio, manca dunque una coordinata, cioe’ la quota a cui l’oggetto monitorato si trova. Il compito del GPWS e’ proprio quello di fornire un sistema di allarme se la distanza dal suolo scende sotto un certo valore. La statistica del 75% e’ relativa agli incidenti avvenuti tra il 1988 e il 1994. Oggi, la maggior parte degli aerei civili e’ dotato di questo sistema.

Solo per concludere, sempre in termini statistici, e’ interessante ragionare, in caso di incidente, quali siano i posti lungo la fusoliera piu’ sicuri. Attenzione, prendete ovviamente questi numeri con le pinze. Se pensiamo ad un aereo che esplode in volo o che precipita da alta quota, e’ quasi assurdo pensare a posti “piu’ sicuri”. Detto questo, le statistiche sugli incidenti offrono anche una distribuzione delle probabilita’ di sopravvivenza per i vari posti dell’aereo.

Guardiamo questa immagine:

Statistiche della probabilita' di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Statistiche della probabilita’ di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Come vedete, i posti piu’ sicuri sono quelli a prua, cioe’ quelli piu’ vicini alla cabina di pilotaggio ma esiste anche una distribuzione con picco di sicurezza nelle file centrali vicino alle uscite di emergenza. Dal momento che, ovviamente in modo grottesco, i posti a prua sono quelli della prima classe, il fatto di avere posti sicuri anche dietro consente di offrire una minima ancora di salvataggio anche ad i passeggeri della classe economica.

Concudendo, abbiamo visto come un aereo riesce a volare. Parlare solo ed esclusivamente di Bernoulli e’ molto riduttivo anche se consente di capire intuitivamente il principio del volo. Questa assunzione pero’, presenta dei casi molto comuni in cui non e’ applicabile. Per quanto riguarda le statistiche degli incidenti, l’aereo resta uno dei mezzi piu’ sicuri soprattutto se viene confrontato con l’automobile. Come visto, ci sono poi dei posti che, per via della struttura ingegneristica dell’aereo, risultano statisticamente piu’ sicuri con una maggiore probabilita’ di sopravvivena in caso di incidente.

 

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Scontro tra un Boeing ed un UFO!

9 Giu

Dopo un paio di giorni di assenza, leggo le ultime notizie e cosa trovo? Addirittura, un Boeing 757 della Air China si e’ scontrato in volo con un UFO. L’aereo, partito il 4 Giugno alle 10.11 ora locale da Chengdu e diretto a Guangzhou, dopo circa 20 minuti dalla partenza si e’ scontrato in volo con un oggetto non identificato ed il pilota e’ stato costretto a tornare a Terra. Non si e’ trattato di un vero e proprio atterraggio di emergenza, dal  momento che l’aeromobile era completamente funzionante, ma, dopo l’atterraggio, i tecnici hanno evidenziato un notevole danno a muso dell’aereo che ‘e risultato completamente schiacciato da un lato a causa dell’impatto.

Ecco le foto del 757 dopo l’atterraggio:

Il Boeing della Air China dopo l'atterraggio di emergenza

Il Boeing della Air China dopo l’atterraggio di emergenza

Cosa potrebbe aver ridotto in questo modo il muso dell’aereo? Semplice, secondo moltissimi siti internet, si e’ trattato necessariamente di un UFO. Le autorita’ hanno preferito chiudere il caso dicendo che si e’ trattato di un “uccello”, ma ovviamente, i complottisti non sono mica fessi, e’ impossibile che si sia trattato di un uccello. Prima di tutto, come evidenziato dalle foto, non ci sono evidenze di materiale organico, un uccello che arriva sul muso dell’aereo dovrebbe lasciare sangue, ma, soprattutto, l’urto e’ avvenuto a 8000 metri di quota. Quale uccello volerebbe a questa altezza? Come potrebbe un “uccello” lasciare un segno cosi’ esteso ad un Boeing?

Questi complottisti diventano ogni giorno piu’ furbi, non si riescono piu’ a raggirare …

Ovviamente, la mia e’ solo ironia. Leggendo i tanti siti internet c’e’ veramente da restare stupiti. Su alcuni forum addirittura si scherza sulla notizia dicendo che solo uno pterodattilo riuscirebbe a fare questa ammaccatura.

Davvero? Forse e’ il caso di parlare un po’ di natura, ma un po’ di piu’ di fisica.

Prima osservazione, possibile che un uccello voli a 8000 metri? Anche se non e’ una quota abituale, la cosa non e’ assolutamente improbabile. Generalmente, il volo dei grandi uccelli migratori avviene tra i 500 e i 1500 metri di quota ma la reale altezza scelta dipende in realta’ dalle termiche e dalle correnti. Come potete immaginare, dovendo percorrere lunghe distanze senza fermarsi, anche gli uccelli scelgono la via migliore che permette un notevole ed importante risparmio energetico. In fondo, e’ quello che fanno anche le compagnie aeree seguendo le correnti d’aria. Dicevamo tra 500 e 1500, ma non sono insoliti voli anche fino a 4000 metri. Si, ma nell’articolo si parla di 8000 metri. Bene, vi riporto un link di focus:

Focus, quote migrazioni

Come potete leggere, gia’ nel 1967 sono stati avvistati cigni selvatici in volo a 8230 metri. Ora, in questo caso c’e’ stata proprio l’osservazione diretta, oggi non stiamo mica a controllare le quote di volo di tutti gli uccelli che passano. Questa notizia ci fa pero’ capire come un volo a 8000 metri non sia affatto impossibile.

Bene, ora pero’ resta da discutere l’incidente. Che genere di uccello potrebbe causare un simile danno ad un 757?

Al contrario di quanto si pensi, non serve assolutamente uno pterodattilo. Sicuramente tutti conoscerete la definizione fisica di forza, cioe’ una sollecitazione in grado di modificare lo stato di moto di un corpo. Un’altra variabile molto utilizzata, ed introdotta per la prima volta da Cartesio, e’ la quantita’ di moto, data dal prodotto tra la massa di un corpo e la velcoita’ con cui questo si muove. La quantita’ di moto e’ direttamente legata al concetto di forza, ma utile per descrivere il movimento di un oggetto. Pensateci bene, a parita’ di quantita’ di moto, un corpo grande che si muove con velocita’ piccola sara’ del tutto equivalente ad un corpo piccolo che si muove a velocita’ molto grande.

Bene, ora ragioniamo in termini scientifici. Quanto pesa un uccello? Mezzo kg? 1 kg? 10 kg? Non importa, supponiamo per praticita’ che il peso stimato sia di 5 Kg. A che velocita’ vola un uccello? Sicuramente non cosi’ alta. Se la quantita’ di moto e’ il prodotto massa per velocita’ e la massa e’ di 5 Kg, a quanto dovrebbe volare questo uccello? In realta’, il ragionamento e’ sbagliato. Non e’ l’uccello che vola cosi’ veloce, bensi’ e’ l’aereo che ha una velocita’ elevata. Entriamo nel discorso dei moti relativi. Se una macchina va contro un muro a 50Km/h si fa molto male. Se una macchina va a 50Km/h contro un’altra macchina che va a 50Km/h, lo scontro e’ equivalente a quello di una macchina che va a 100Km/h contro il muro. D’accordo?

Bene, se un uccello che vola a velocita’ trascurabile sbatte contro un aereo, questo incidente e’ equivalente a quello di un uccello che si muove alla velocita’ dell’aereo e sbatte contro il velivolo fermo.

A che velocita’ viaggia un 757? La velocita’ di crociera e’ di 860 Km/h. Poiche’ il boeing della Air China era partito solo da 20 minuti, supponiamo che andasse solo a 600 Km/h.

Bene, tenendo le stesse unita’di misura, anche se sbagliando perche’ si dovrebbe portare la velocita’ in metri al secondo, la quantita’ di moto di un uccello di 5 Kg che si scontra a 600 Km/h e’ di 3000 KgKm/h.

Con un paragone semplice semplice, questo urto e’ equivalente a quello di una massa di 300Kg che viaggia a 10 Km/h, capiamo dunque come il danno risultante sia assolutamente possibile.

Da questi calcoli, pensate ancora che l’urto sia impossibile? Non stiamo facendo supposizioni, stiamo parlando di numeri e di fisica.

Se non vi bastasse, vi voglio mostrare un link molto interessante:

BirdStrike

F111 dopo lo scontro con un pellicano

F111 dopo lo scontro con un pellicano

E’ il sito di una compagnia che si occupa di studiare il fenomeno del Birdstrike, cioe’ proprio dell’urto di aerei con uccelli. Questo e’ un problema molto importante in diversi aereoporti, soprattutto nella fase di partenza e atterraggio di aerei. Come potete vedere su questo siti, ci sono decine di casi documentati.

Ragionando su questi incidenti, dovete tenere conto anche del fatto che i materiali utilizzati subiscono un invecchiamento che tende a rendere meno flessibili le superfici dal momento che queste si induriscono a causa della continua esposizione ai raggi solari. A fianco e’ riportata la foto di un caccia F111 dopo lo scontro con un pellicano. Vedendo questa foto possono venire in mente due pensieri, il primo e’ che l’incidente del boeing e’ perfettamente comprensibile, il secondo e’ che poteva andare molto peggio.

Concludendo, il caso dell’incidente al Boeing 757 della Air China e’ perfettamente spiegabile in termini di scontro con un uccello. Non solo e’ possbile vedere voli migratori sopra gli 8000 metri, ma, causa l’alta velocita’ dell’aereo, lo scontro puo’ avere conseguenze anche molto gravi. Detto questo, e’ assolutamente fuori luogo parlare di scontro con dischi volanti.

 

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I lanci spaziali del futuro

18 Mar

Tutti noi, almeno una volta, abbiamo visto in TV il lancio di un velivolo spaziale. Quell’enorme torre dove, ad esempio, veniva agganciato lo shuttle e, al termine del conto alla rovescia, i potenti razzi necessari per vincere la gravita’ terrestre producevano quelle enormi colonne di vapore. Come e’ facilmente comprensibile, questi lanci prevedono una pianificazione nei minimi dettagli e l’investimento di enormi risorse sia umane che economiche.

Dai primi lanci spaziali ad oggi, questa tecnica per inviare missioni nello spazio e’ rimasta piu’ o meno invariata, mentre la tecnologia delle missioni e’ via via cresciuta sia dal punto di vista tecnico che scientifico.

Velivolo S3 su Airbus A300

Velivolo S3 su Airbus A300

Possibile che non ci sia un altro modo per inviare satelliti nello spazio?

In realta’, proprio in questi ultimi anni, diverse societa’, anche private, stanno studiando metodi alternativi, piu’ economici e semplici, per inviare piccoli oggetti in orbita. Al giorno d’oggi, non parliamo piu’ soltanto di grandi missioni di esplorazione, ma anche molte compagnie private necessitano di questo genere di lanci. Pensate soltanto alle telecomunicazioni, campo da sempre ad appannaggio di compagnie private. Per garantire la trasmissione dei segnali, sempre piu’ spesso si ricorre a satelliti geostazionari che orbitano sulle nostre teste.

Una valida alternativa al classico lancio, e’ in corso di sperimentazione molto avanzata per opera della “Swiss Space System”, una societa’ svizzera che gode della sponsorizzazione di molte importanti agenzie come la NASA e l’ESA.

Il metodo pensato dalla Space System e’ molto semplice. Satelliti fino a 250 Kg potranno essere portati nella parte alta della nostra atmosfera utilizzando un comune Airbus A300, si, proprio l’aereo utilizzato dalle compagnie di tutto il mondo per il trasporto di passeggeri.

Il satellite viene agganciato all’aereo che lo porta fino a circa 10 Km di quota, a questo punto la navetta viene sganciata e sale, mediante motori, fino a circa 80 Km di altitudine. A questo punto viene aperto il portellone superiore e viene fatto uscire il satellite che dunque sale fino all’orbita prestabilita.

Come avviene tutto questo? La scelta dell’A300 non e’ casuale. Questo aereo e’ gia’ certificato per i cosiddetti voli a gravita’ zero. La navetta spaziale che sale fino a 80 Km utilizza combustibile aereonautico standard consentendo livelli di inquinamento paragonabili a quelli di un comune volo di linea. Inoltre, durante la fase di discesa, la navetta spaziale plana come un aliante non richiedendo l’utilizzo dei motori ed e’ subito pronta per un nuovo lancio. Tutta la procedura e’ riassunta in questo disegno:

Le diverse fasi della messa in orbita

Le diverse fasi della messa in orbita

Cosa sarebbe un volo a zero gravita’?

Con questo termine si intende un volo in grado di ottenere la condizione di assenza di peso anche in presenza di gravita’. Per ottenere questo risultato si sfrutta la caduta libera ottenuta mediante un volo su traiettoria parabolica. L’aereo in questione sale molto velocemente con un’angolazione di circa 45 gradi e con una forte accelerazione. Arrivato nel punto piu’ alto della parabola, il pilota stacca i motori lasciando praticamente l’aereo in caduta libera. In questa condizione, i passeggeri si trovano in completa assenza di peso. Questa fase, generalmente, dura un intervallo di circa 20-30 secondi. Al termine di questa fase, il pilota riprende il controllo riaccendendo i motori e pronto, dopo un certo tempo, a ripetere l’operazione.

I voli a gravita’ zero vengono utilizzati per diversi scopi. Prima di tutto possono essere una buona palestra per i futuri astronauti per permettergli di sperimentare l’assenza di peso. Inoltre, anche dal punto di vista commerciale, questo genere di voli vengono utilizzati da compagnie private per testare in questa particolare condizione strumenti e soluzioni innovative, magari da lanciare in orbita per gli scopi piu’ disparati.

Volo zero gravity dell'ESA

Volo zero gravity dell’ESA

La nostra agenzia spaziale europea dispone proprio di un A300 per questi scopi, mentre la NASA utilizza un C-9 in grado, in un volo di due ore, di descrivere circa 40 parabole e sperimentare l’assenza di peso per intervalli di 25 secondi. Solo per completezza, questo genere di velivoli vengono definiti in gergo tecnico “comete del vomito”. Visto come funzionano, non credo ci sia bisogno di spiegare l’origine del nome.

Tornando ai lanci spaziali, solo pochi giorni fa e’ stato fatto il primo volo di prova con la tecnica vista. I risultati sono stati molto promettenti al punto che la Space System ha promesso di iniziare i primi voli commerciali gia’ a partire dal 2017. Stando a quanto riportato sul sito della compagnia, il prezzo di questi lanci dovrebbe essere 4 volte inferiore a quelli tradizionali e la societa’ prevede di costruire il proprio spazioporto in Svezia anche se, per come viene pensato il lancio, il decollo puo’ essere fatto da un qualsiasi aeroporto.

Per chi fosse interessato, vi riporto direttamente il link della Space System in cui potete trovare tutte le informazioni sui voli insieme alal documentazione tecnica sul lancio:

S3 Home

A questo punto non rimane che aspettare. Finalmente e’ stata portata un po’ di innovazione non solo alle missioni spaziali, ma anche nei sistemi di lancio che per troppo tempo erano rimasti fermi.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.